Mengenal Biomedical Engineering, Ketika Teknik dan Kedokteran Berkolaborasi

Dalam masa pandemi virus Covid-19 ini, jumlah pasien di rumah sakit meningkat drastis. Menurut data dari Merdeka.com, per Kamis(6/11), konfirmasi positif bertambah 3.778 dengan total mencapai 429.574 kasus. Pemerintah pun lebih menggalakan jumlah tes Covid-19 menggunakan rapid test dan PCR (Polymerase Chain Reaction). PCR(Polymerase Chain Reaction) adalah pemeriksaan laboratorium untuk mendeteksi keberadaan material genetik dari sel, bakteri, atau virus. Pertama, petugas medis akan mengambil sampel dari dahak, lendir, atau cairan dari hidung dengan metode swab. Setelah itu, deteksi virus dilakukan dengan mengonversi RNA menjadi DNA dengan enzim reverse-transcriptase dilanjutkan dengan  melakukan perbanyakan materi genetik sehingga virus dapat terdeteksi.

Teknologi dan instrumentasi dalam bidang laboratorium dan medis sangat membantu dalam mengidentifikasi materi genetik serta mendiagnosis pasien. Pengembangan teknologi membutuhkan keahlian dalam bidang biologi kedokteran, instrumentasi, dan komputasional.

Teknik Biomedis/biomedical engineering(BME) adalah pengaplikasian ilmu teknik dan medis dengan menggabungkan kemampuan desain dan pemecahan masalah dengan biologi kedokteran dalam hal diagnosis, pengawasan, dan terapi. Contoh instrumentasi biomedis yang kita ketahui seperti USG (ultrasonographi), rontgen, x-ray, kejut jantung, tangan buatan, hingga rekayasa sel punca.

Apa yang dipelajari?

Penerapan ilmu disiplin dalam Teknik Biomedis berkaitan dengan tubuh manusia dengan menerapkan pengetahuan dan prinsip biologi modern serta rekayasa. Bukan hanya itu, teknik biomedis juga belajar tentang sinyal listrik dalam skala kecil yang menyesuaikan dengan frekuensi dan tegangan pada tubuh. Beberapa disiplin ilmu seperti biokimia, ilmu material, matematika, pemrograman dan ilmu komputer, fisika, farmakologi dan biologi terutama tentang tubuh manusia.

Biomedical Engineering juga mempelajari tentang anatomi dan fisiologi, fisika kedokteran, analog dan digital signal, pengolahan sinyal, dan lain sebagainya. Anatomi dan fisiologi manusia terutama berkaitan dengan potensial membran sel. Fisika kedokteran mengenai panas/radiasi tubuh, tulang, cardiovascular, sistem pernapasan, dan tekanan. Selain itu, instrumentasi elektronika seperti mikroprosesor serta medical instrumentation seperti ECG,EEG, dan EMG.

Subdisiplin Teknik Biomedis

1. Bioinformatics

Bioinformatic adalah penerapan ilmu komputasional (pemrograman) dalam memecahkan masalah, mengelola/menganalisis informasi biologi. Bidang ini berhubungan dengan basis data science, matematika terapan, statistika, biofisik, biologi komputasi, informatika medis, dan genomik . Biasanya penerapan ilmu ini digunakan dalam biological database yang berkaitan dengan genom (DNA). Contoh penerapan bioinformatic yaitu EMR (Electrical Medical Record).

2. Biomechanic

Biomechanic mempelajari ilmu pergerakan tubuh meliputi tulang, ligamen, tendon yang bekerja sama menghasilkan gerakan. Aspek fisika meliputi kinematika, kinetik, dan dinamika yang berhubungan dengan gaya pada sistem meliputi perubahan sudut dan posisi, kecepatan, dan percepatan serta mekanisme sistem pada tubuh. Cabang biomekanika saat ini yang menarik perhatian yaitu biomekanika dalam bidang olahraga seperti bulu tangkis, basket, dan bela diri.

3. Tissue Engineering/Rekayasa Jaringan

Rekayasa jaringan mempelajari tentang biologi sel terutama stem cell (sel punca), ilmu teknik, dan material. Sel tersebut dapat dikembangankan menjadi sebuah organ atau jaringan pada tubuh. Sebagai contoh, pengembangan sel telinga cacat menjadi bentuk telinga seutuhnya, ginjal buatan, dan jantung buatan.

4. Biomolecular Engineering

Seperti namanya, biomolecular engineering mempelajari tentang biologi secara molekuler dan biokimia. Ahli biomolekuler diharapkan dapat memanipulasi molekul seperti karbohidrat, protein, lemak, nucleid acid dari segi fungsi dan strukturnya. Pengaplikasian dalam bidang ini seperti  rekombinan DNA dan mutasi.

Cabang Ilmu Teknik Biomedis Lainnya

5. Biomedical Imaging

Hasil X-ray Tubuh Manusia[1]

Biomedical imaging atau pencitraan medis mempelajari tentang pencitraan tubuh. Cabang ilmu ini sangat berperan dalam mendiagnosis suatu penyakit terutama dalam bidang orthopedi (tulang). Biomedical imaging juga berperan dalam monitoring dan pengobatan pasien. Aplikasi dalam biomedical imaging contohnya x-ray dan USG.

6.  Biosensor

Biosensor adalah cabang yang mempelajari tentang penerapan ilmu biologi dan teknik dalam mendeteksi zat kimia tertentu pada tubuh. Tiga elemen dalam biosensor seperti elemen biologis, transducer, dan alat pembaca biosensor. Dalam pengklasifikasiannya, biosensor terbagi menjadi dua yaitu dari mode transduksi fitokimia dan jenis transducer, seperti biosensor elektrokimia, optic, termal, dan piezoelektrik. Aplikasi dalam bionsensor contohnya dalam pengukuran gula darah.

7. Bioinstrumentation

Bioinstrumentation mempelajari tentang teknologi dalam ilmu pengukuran, instrumensi, dan material. Instrumentasi dalam dunia medis membantu dokter untuk menganalisis dan mendiagnosis penyakit seorang pasien. Pengembangan instrumentasi dalam bidang medis terus dilakukan hingga saat ini, terutama dalam bidang teknologi. Pengembangan dalam aplikasi berbasis digital (android) dapat diakses dengan cepat dan mudah seperti heart rate monitor dan fitness app.

8. Telemedicine

Telemedicine menggabungkan antara telekomunikasi dan biologi kedokteran. Pengembangan telemedicine saat ini berkembang pesat. Contoh pemanfaatannya yaitu pasien dapat menerima informasi dan pelayanan medis dari jauh. Selain itu, dokter dapat menerima informasi diagnosis penyakit dan gambar citra medis secara langsung.

Subdisiplin teknik biomedis bukan hanya itu, contoh lainnya yaitu Health care management, neural engineering, biomedical computational modelling, biomaterials, clinical engineering, dan masih banyak lagi.

Prospek Teknik Biomedis

Perkembangan teknologi kesehatan yang semakin cepat dari tahun ke tahun menjadikan lulusan teknik biomedis memiliki prospek ke depan yang menjajikan.  Lulusan teknik biomedis memiliki prospek kerja yang luas seperti desainer implant medis, konsultan, insinyur instrumentasi medis di industri, rumah sakit, laboratorium kesehatan, lembaga penelitian, dan masih banyak lagi. Sebagai insiyur biomedis dapat merancang dan mengembangkan teknologi baru dari cabang bidang yang mereka geluti, seperti membuat alat pacu jantung, artificial blood, produk impan orhopedi, alat diagnostik, dan lain sebagainya. Bukan hanya membuat dan merancang, menguji dan memastikan bahwa alat tersebut aman juga bagian dari cakupan seorang biomedical engineer.

Teknik Biomedis di Indonesia

Teknik biomedis di Indonesia cukup populer di kalangan masyarakat Indonesia. Pengembangan teknologi dalam bidang biomedis Indonesia terbilang masih sangat minim karena masih sedikit tenaga pendidikan yang menggeluti bidang teknik biomedis ini. Ada beberapa perguruan tinggi yang memiliki prodi/jurusan teknik biomedis seperti ITB (Institut Teknologi Bandung), UI (Universitas Indonesia), UNAIR (Universitas Airlangga), UGM (Universitas Gadjah Mada), dan UDINUS (Universitas Dian Nusantara).

Referensi

1. Irishtimes.com. 7 November 2020. https://www.irishtimes.com/polopoly_fs/1.3921004.1560181815!/image/image.jpg_gen/derivatives/ratio_1x1_w1200/image.jpg.
2. Alodokter.com. Mengenal Tes PCR untuk Mendiagnosis Covid-19. https://www.alodokter.com/mengenal-tes-pcr-untuk-mendiagnosis-covid-19. 7 November 2020.
3. Neliti.com. Peran Informatika dalam Bidang Kedokteran. https://www.neliti.com/publications/148771/peran-bioinformatika-dalam-bidang-kedokteran. 7 November 2020.
4. Wang and Burgess. Drug Device Combination Product.2010. https://www.sciencedirect.com/book/9781845694708/drug-device-combination-products. 7 November 2020.